特許 7306883 座標測定機、及び座標測定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-03

(45)【発行日】2023-07-11

(54)【発明の名称】座標測定機、及び座標測定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/008 20060101AFI20230704BHJP

   G01B 21/00 20060101ALI20230704BHJP

【ＦＩ】

G01B5/008

G01B21/00 E

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019105359

(22)【出願日】2019-06-05

(65)【公開番号】P2020197503

(43)【公開日】2020-12-10

【審査請求日】2022-05-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100092901

【弁理士】

【氏名又は名称】岩橋 祐司

(74)【代理人】

【識別番号】100188260

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 愼二

(72)【発明者】

【氏名】寺下 羊

(72)【発明者】

【氏名】國廣 成功

(72)【発明者】

【氏名】神谷 浩

(72)【発明者】

【氏名】福田 満

【審査官】仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】登録実用新案第３０４２１５７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－６６１２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ５／００－５／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００－２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを支持するワーク支持体と、前記ワークに対してプローブを相対的に移動させるプローブ移動体と、前記プローブ移動体を駆動制御して、前記プローブによる前記ワークの検知タイミングでの当該プローブ移動体の位置情報を取得する制御装置と、を備え、前記位置情報に基づいてワーク形状を測定する座標測定機であって、さらに、
前記プローブ移動体の移動方向に沿って配置されたインクリメンタル・パターンと、
前記プローブ移動体の移動方向に沿って配置されたアブソリュート・パターンと、
前記インクリメンタル・パターンを検出して前記プローブ移動体の移動量に比例した数の波形信号を出力するインクリメンタル検出器と、
前記制御装置からのリクエスト信号の受信タイミングで前記アブソリュート・パターンを検出して前記プローブ移動体の絶対位置信号を出力するアブソリュート検出器と、
を備え、前記制御装置は、
前記インクリメンタル検出器からの前記波形信号をカウントするインクリメンタル・カウント手段と、
前記プローブによる前記ワークの検知タイミングでの前記インクリメンタル・カウント手段の計数値を読み取る位置情報取得手段と、
前記インクリメンタル・カウント手段のプリセットのために前記アブソリュート検出器へリクエスト信号を発信して、前記アブソリュート検出器からの前記絶対位置信号を取得するとともに、当該絶対位置信号を前記インクリメンタル・カウント手段にプリセットするプリセット手段と、を含み、
前記インクリメンタル・カウント手段は、前記プローブ移動体の移動に応じた前記波形信号を順次カウントし、
前記位置情報取得手段は、ワーク表面を走査中の前記プローブからの信号を順次取得して、該プローブからの信号に応じて前記インクリメンタル・カウント手段の計数値を順次読み取るように設けられていることを特徴とする座標測定機。

【請求項2】

請求項１記載の座標測定機において、
前記インクリメンタル・パターンおよび前記アブソリュート・パターンは、一本のスケール上に形成されていることを特徴とする座標測定機。

【請求項3】

請求項１または２記載の座標測定機において、
前記制御装置は、前記プローブ移動体の駆動用モータであるサーボモータをサーボロック制御するサーボロック手段を備え、
前記サーボロック手段は、前記プリセット手段によるプリセット動作中、前記サーボモータをサーボロックして回転を停止させるように構成されていることを特徴とする座標測定機。

【請求項4】

プローブによるワークの検知タイミングでのプローブ移動体の位置情報を取得することによってワーク形状を測定するための座標測定プログラムであって、
コンピュータを、
前記プローブ移動体の移動量に比例した数の波形信号をインクリメンタル検出器から取得して当該波形信号をカウントするインクリメンタル・カウント手段、
前記プローブによる前記ワークの検知タイミングでの前記インクリメンタル・カウント手段の計数値を読み取る位置情報取得手段、
前記インクリメンタル・カウント手段のプリセットのためにアブソリュート検出器へリクエスト信号を発信して、前記プローブ移動体の絶対位置信号を前記アブソリュート検出器から取得するとともに、当該絶対位置信号を前記インクリメンタル・カウント手段にプリセットするプリセット手段、
前記プローブ移動体の移動に応じた前記波形信号を順次カウントしつつ、ワーク表面を走査中の前記プローブからの信号を順次取得して、該プローブからの信号に応じて前記計数値を順次読み取る手段として機能させることを特徴とする座標測定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元測定機などの座標測定機において、電源投入から測定準備完了までの時間を短縮する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、製品の品質に関わる重要な検査項目については、それらの製品の全数検査がますます要求されるようになっている。そのため、座標測定機のような製品の品質に関わる重要な測定を担っている装置に対しては、測定精度の向上だけでなく、測定時間の短縮化のニーズが大きい。

【0003】

一般に、座標測定機は、ワークに対してプローブを例えばＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向に移動させるように構成されたプローブ移動体を備える。プローブがワークを検知した際に発せられるプローブ信号に応じて、プローブ移動体の位置情報を各軸方向に設けられたスケールから読み取っている。それらの位置情報を解析することによって、ワークの３次元形状を測定するように構成されている。

【0004】

座標測定機の測定効率の改善、つまり測定時間の短縮化を実現するには、プローブ移動体の高速・高加減速化だけでなく、装置の電源投入から測定準備完了までの時間を短縮することも有効である。

【0005】

座標測定機は、通常、プローブ移動体の位置情報をインクリメンタル型（以下、ＩＮＣ型）のスケールから読み取っている。ＩＮＣ型スケールの特性から、電源投入の際に、原点復帰作業が必要だった。この作業は、プローブ移動体を予め設定した原点まで動かし、プローブ移動体を原点に復帰させるという作業である。

【0006】

例えば、高精度位置決めを必要とする公知の加工装置において、特許文献１の段落００３３の記載によると、起動時等の加工ヘッドの原点復帰作業時、その位置制御手段が、アブソリュート型（以下、ＡＢＳ型）のスケールから得た現在の絶対位置情報に基づいて、加工ヘッドを所定の原点に復帰させる制御を実行している。より具体的には、特許文献１の段落００３５の記載から、電源投入後、加工ヘッドのＡＢＳ型スケールから、加工ヘッドの大まかな絶対位置情報を取得する。その大まかな位置をＩＮＣ型スケールに「仮プリセット」する。次に、取得した絶対位置を元に、加工ヘッドを原点マークの検出開始点へ移動させる。そして、加工ヘッドを原点マークのある方向へ移動させて、原点マークを検出した瞬間にＩＮＣ型スケールの値をあらかじめ設定された値に「本プリセット」する。その後は、制御精度の良いＩＮＣ型スケールからの値に基づき加工ヘッドの位置制御を行っている。

【0007】

上記の特許文献１におけるＩＮＣ型スケールとＡＢＳ型スケールの併用の目的は、それまでの機械的リミットスイッチによる位置検出動作を省略することである。加工ヘッドの原点復帰作業（原点マークの検出動作）を省略するものではない。

【0008】

また、特許文献２には、公知のＩＮＣ型リニアエンコーダの一例が開示されている。この特許文献２では、原点パターン（１０）および受光部（５２）によってスケールの原点位置を検出するように構成されており、様々な改良が施されている。

【0009】

座標測定機においては、電源投入の際、プローブ移動体の原点復帰作業に要する時間は、プローブ移動体が電源投入時にどの位置にあるかにもよるが、原点マークから最も離れた位置から動作を開始する場合は、中型の装置で１分程度かかり、大型の装置では３分程度もかかってしまう。

【0010】

原点復帰作業が１回／日であっても非効率であるのに、測定準備完了後に不遇なエラーが発生して電源を再投入するようなことになれば、非効率な時間が倍増してしまう。例えば、電源の再投入が５回／日であれば、中型の装置で５分、大型の装置で１５分が無駄になる。１０回／日にもなれば、中型の装置で１０分、大型の装置で３０分が無駄になってしまう。

【0011】

また、安全対策上、ワークを搬入／搬出する都度、座標測定機の電源をＯＦＦするように作業手順が定められている場合は、電源再投入が数十回／日になり、測定効率が著しく低下する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】特開２００９－２２０１１９号公報

【文献】特開２０１７－１１６３０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

ＩＮＣ型スケールに代えて、ＡＢＳ型スケールを用いて、プローブ移動体の絶対位置情報をリアルタイムで読み取れば、ＩＮＣ型スケールでの原点復帰作業の時間が省けるのではないか、という考え方がある。ＩＮＣ型スケールは、原点復帰で取得した原点位置を基準に、そこからの移動量をカウントすることで、プローブ移動体の相対的位置情報を取得するのに対し、ＡＢＳ型スケールは、原点位置を必要とせず、任意の位置にてスケールを読み取るだけで、その位置での絶対的位置情報を取得することができるからである。しかしながら、座標測定機にＡＢＳ型スケールを適用するには次のような課題があった。

【0014】

座標測定機には、プローブ移動体を駆動制御して走査プローブをワーク表面に沿って走査させながら、プローブ移動体の移動位置を順次、スケールから読み取ることによって、ワークの表面形状を測定するものがある。この場合、座標測定機の制御装置は、移動中のプローブからのプローブ信号を順次取得し、このプローブ信号をトリガーにしてプローブ移動体の各位置情報を読み取っている。

【0015】

ＡＢＳ型リニアエンコーダは、通常、スケールの絶対位置情報を読み取るＡＢＳ検出器と、エンコーダ・インターフェース（以下、エンコーダＩ／Ｆ）とが、シリアル通信線で接続されており、エンコーダＩ／Ｆが発信するリクエスト信号に応答して、ＡＢＳ検出器が絶対位置情報を出力するように構成されている。

【0016】

ＡＢＳ型リニアエンコーダを座標測定機に適用する場合、プローブ移動体の絶対位置情報は次のようにして取得されることになる。座標測定機の制御装置は、まず、プローブからプローブ信号を受信する。次に、ＡＢＳ検出器に向けてリクエスト信号を発信する。ＡＢＳ検出器は、リクエスト信号を受信した時点での絶対位置情報を制御装置に向けて出力する。そうすると、制御装置とＡＢＳ検出器との間で、リクエスト信号とその応答である絶対位置情報の信号の授受が行われることで、座標測定機の制御装置がプローブ信号を受信するタイミングと、ＡＢＳ検出器が絶対位置情報を発信するタイミングとの間に、タイムラグが発生するから、プローブ信号の受信時の絶対位置情報（真値）を取得できないということが起きる。この構成では、制御装置が少なくとも１サンプルタイム分遅れた位置情報を取得することになってしまう。

【0017】

１サンプルタイム分遅れた位置情報を取得するということは、測定値に時間的な誤差が加算されることを意味し、「プローブが動きながら位置座標を取得し、長さを測る」という座標測定機の機能上、問題である。

【0018】

本発明の目的は、高精度の測定機能を損なうことなく、電源投入から測定準備完了までの時間を短縮することが可能な座標測定機、及び座標測定プログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0019】

発明者らは、ＡＢＳ型スケールの長所を使って機械原点の復帰作業を省略すること、および、ＩＮＣ型スケールの長所を使ったリアルタイムでの位置情報の取得に着目した。そして、電源投入時はＡＢＳ型スケールによるプリセットを実行し、その後のワーク形状測定時はＩＮＣ型スケールによる高精度位置情報を読み取るように構成した座標測定機の開発を進めて、本発明の完成に至った。具体例として、座標測定機に「ＡＢＳ－ＩＮＣスケール」を取り付けて、「電源投入時にＡＢＳ検出器からの絶対位置信号を利用してインクリメンタル・カウンタ（以降、ＩＮＣカウンタ）のプリセットを実行する手段」および「ワーク形状測定時にプローブ信号をトリガーにＩＮＣカウンタの計数値を読み取る手段」を採用する。その結果、電源投入時のプローブ移動体の機械原点への復帰作業を排除することができ、かつ、走査プローブでのワーク形状測定精度を高く維持できることを見出した。

【0020】

すなわち、本発明に係る座標測定機（１０）は、
ワークを支持するワーク支持体（１２）と、前記ワークに対してプローブ（３０）を相対的に移動させるプローブ移動体（２０）と、前記プローブ移動体を駆動制御して、前記プローブによる前記ワークの検知タイミングでの当該プローブ移動体の位置情報を取得する制御装置（５０）と、を備え、前記位置情報に基づいてワーク形状を測定する座標測定機（１０）であって、さらに、
前記プローブ移動体の移動方向に沿って配置されたインクリメンタル・パターン（４２）と、前記プローブ移動体の移動方向に沿って配置されたアブソリュート・パターン（４３）と、前記インクリメンタル・パターンを検出して前記プローブ移動体の移動量に比例した数の波形信号を出力するインクリメンタル検出器（４５）と、前記制御装置からのリクエスト信号の受信タイミングで前記アブソリュート・パターンを検出して前記プローブ移動体の絶対位置信号を出力するアブソリュート検出器（４６）と、を備え、
前記制御装置（５０）は、
前記インクリメンタル検出器からの前記波形信号をカウントするインクリメンタル・カウント手段（５１）と、
前記プローブによる前記ワークの検知タイミングでの前記インクリメンタル・カウント手段の計数値を読み取る位置情報取得手段（５２）と、
前記インクリメンタル・カウント手段のプリセットのために前記アブソリュート検出器へリクエスト信号を発信して、前記アブソリュート検出器からの前記絶対位置信号を取得するとともに、当該絶対位置信号を前記インクリメンタル・カウント手段にプリセットするプリセット手段（５４）と、を含み、
前記インクリメンタル・カウント手段は、前記プローブ移動体の移動に応じた前記波形信号を順次カウントし、
前記位置情報取得手段は、ワーク表面を走査中の前記プローブからの信号を順次取得して、該プローブからの信号に応じて前記インクリメンタル・カウント手段の計数値を順次読み取るように設けられていることを特徴とする。

【0021】

この構成によれば、座標測定機の制御装置は次のように動作する。まず、電源投入時には、「プリセット手段」がＡＢＳ検出器からの絶対位置情報を利用して、ＩＮＣカウント手段のプリセットを実行する。そのため、プリセット時のプローブ移動体の原点復帰作業が不要になって、電源投入から測定準備完了までの準備時間が大幅に短縮される。次に、ワーク形状測定中は、「ＩＮＣカウント手段」がプリセット値を基準にプローブ移動体の移動量に応じた数の波形信号をカウントしているので、「位置情報取得手段」は、プローブ信号の受信タイミングで直ちにＩＮＣカウント手段の計数値を読み取って、この計数値をプローブ移動体の位置情報として出力することができる。そのため、プローブ信号の受信時点での位置情報（真値）を取得することが可能で、プローブの位置情報の取得の際に時間的な誤差が生じない。

【0022】

ただし、プローブ移動体の移動方向に沿って、ＡＢＳ型スケールとＩＮＣ型スケールの２本のスケールを設置することは、大きなコストになる。そこで、本発明に係る座標測定機では、前記インクリメンタル・パターンおよび前記アブソリュート・パターンが、一本のスケール上に形成されていることが好ましい。このように同一スケール内に、ＡＢＳとＩＮＣの２種類の目盛りが形成されていれば、１本のスケールで済むので、コストアップも最小限に抑えることができる。このような複合型スケールを本発明ではＡＢＳ－ＩＮＣスケールと呼ぶ。

【0023】

また、本発明に係る座標測定機において、前記制御装置は、前記プローブ移動体の駆動用モータであるサーボモータをサーボロック制御するサーボロック部を備え、前記サーボロック部は、前記プリセット手段によるプリセット動作中、前記サーボモータをサーボロック（＝所定の回転角度を維持）して回転を停止させるように構成されていることが好ましい。この構成ではＩＮＣカウント手段をプリセットする際、プローブ移動体がサーボロックによって確実に停止している状態になるので、プリセット動作の信頼性が向上する。

【0024】

本発明に係る座標測定プログラムは、プローブによるワークの検知タイミングでのプローブ移動体の位置情報を取得することによってワーク形状を測定するための座標測定プログラムであって、コンピュータを、
前記プローブ移動体の移動量に比例した数の波形信号をインクリメンタル検出器から取得して当該波形信号をカウントするインクリメンタル・カウント手段、
前記プローブによる前記ワークの検知タイミングでの前記インクリメンタル・カウント手段の計数値を読み取る位置情報取得手段、
前記インクリメンタル・カウント手段のプリセットのためにアブソリュート検出器へリクエスト信号を発信して、前記プローブ移動体の絶対位置信号を前記アブソリュート検出器から取得するとともに、当該絶対位置信号を前記インクリメンタル・カウント手段にプリセットするプリセット手段、
前記プローブ移動体の移動に応じた前記波形信号を順次カウントしつつ、ワーク表面を走査中の前記プローブからの信号を順次取得して、該プローブからの信号に応じて前記計数値を順次読み取る手段として機能させることを特徴とする。

【0025】

このプログラムの構成によれば、上述の効果に加えて、コンピュータを利用したワーク形状測定の自動化、有線または無線のネットワークを介した遠隔操作などが可能になる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の構成によれば、ＡＢＳ型スケールの構成を利用することで、ＩＮＣカウント手段のプリセットの際に今まで必要とされてきたプローブ移動体の原点復帰作業を廃止することができ、かつ、走査プローブでの測定時には、ＩＮＣ型スケールの構成を利用したワーク形状の高精度測定を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第一実施形態の座標測定機の全体構成を示すブロック図である。

【図2】第二実施形態の座標測定機の全体構成を示すブロック図である。

【図3】前記実施形態の座標測定機による座標測定のタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１は、本発明の第一実施形態に係る座標測定機の構成例を示したブロック図である。座標測定機１０は、ワーク載置用の定盤１２と、定盤１２上をＹ方向にスライド可能な門型のプローブ移動体２０と、このプローブ移動体２０に支持されたプローブ３０と、プローブ移動体２０のＹ方向の位置を検出する位置検出装置４０と、制御装置５０を備える。

【0029】

プローブ移動体２０は、門型のＹスライダー２２、このＹスライダー２２の水平ビームに沿ってスライド可能なＸスライダー２４、および、Ｘスライダー２４に昇降自在に支持されたＺスピンドル２６を有して構成される。図示しないが、これらスライダーやスピンドルの移動は、公知の駆動手段による。本実施形態では例えばサーボモータを駆動手段に採用する。また、スライダーやスピンドルの移動方向の位置を検出するための位置検出手段４０が各方向に設置されている。ここでは、代表としてＹ方向の位置検出手段４０について詳細に説明する。

【0030】

定盤１２および門型のプローブ移動体２０で構成された図１の座標測定機１０は一例に過ぎず、ワーク支持体およびプローブ移動体は、少なくともワーク（Ｗ）に対してプローブ３０を相対的に移動させるように構成された構造体であればよい。例えば、ワーク支持体としてワークをＹ方向に移動可能な可動テーブルを採用して、プローブ移動体のＹ方向を固定するといった構成でもよい。

【0031】

プローブ３０は、Ｚスピンドル２６の下端に取り付けられ、センサーを内蔵しており、ワークに接触するか、またはワークを非接触で検知した場合に、ワークを検知したことを示す信号を出力する。この信号をプローブ信号と呼ぶ。

【0032】

位置検出装置４０は、長尺状のＡＢＳ－ＩＮＣスケール４１、及び、検出ヘッド４４を有する。ＡＢＳ－ＩＮＣスケール４１は、Ｙスライダー２２の移動方向に沿って定盤１２の側面に固定されている。検出ヘッド４４は、検出面がＡＢＳ－ＩＮＣスケール４１のパターン面を向くようにＹスライダー２２の駆動側コラムの下方に取付けられ、Ｙスライダー２２と一体で移動する。

【0033】

スケール４１の表面には、２本のＩＮＣパターン４２とＡＢＳパターン４３を含むパターン面がスケール４１の長尺方向に沿って形成されている。検出ヘッド４４の検出面には、ＩＮＣ検出器４５及びＡＢＳ検出器４６が、それぞれスケール４１のＩＮＣパターン４２及びＡＢＳパターン４３に対向するように配置されている。このようなスケール４１及び検出ヘッド４４の位置関係により、プローブ移動体２０がＹ方向に移動すると、ＩＮＣ検出器４５はその移動位置に対応する部分のＩＮＣパターン４２を検出し、ＡＢＳ検出器４６は同様にＡＢＳパターン４３の一部を検出する。

【0034】

ＩＮＣパターン４２を、例えば一定ピッチで並んだ複数の矩形パターンで構成してもよい。この場合、ＩＮＣ検出器４５が、プローブ移動体２０の移動に伴って１つの矩形パターンを通過すると、１つの波形信号（例えばパルス信号）を出力する。よって、ＩＮＣ検出器４５は、プローブ移動体２０の移動量に比例した複数の波形信号を出力し、アナログまたはデジタル信号として制御装置５０に伝達する。このようにＩＮＣ検出器４５が出力する波形信号は、連続的に出力可能なもの、カウンタ等の計数手段で計数可能な信号が適する。

【0035】

ＡＢＳパターン４３を、例えばＭ系列符号のデータを含んだものなど、スケールと検出ヘッドの相対位置に依存するパターンで構成してもよい。この場合、ＡＢＳ検出器４６が、ＡＢＳパターン４３の一部を検出すると、ＡＢＳパターン４３の長手方向に割り当てられた番地情報のようなものを読み取って、検出ヘッド４４の移動位置ごとに異なる絶対位置情報を出力し、デジタル信号として制御装置５０に伝達する。

【0036】

制御装置５０は、図１に示すＩＮＣカウンタ５１、位置情報取得手段５２、ワーク形状情報生成手段５３、プリセット手段５４、サーボロック手段５５といった各種の機能ブロックで構成される。

【0037】

また、制御装置５０は、電源が投入されたことを示す信号の受信、ＡＢＳ検出器４６との間での双方向通信（例えばシリアル通信）、ＩＮＣ検出器４５からの波形信号の受信、および、プローブ信号の受信を外部と行えるよう構成されている。

【0038】

＜ＩＮＣカウント手段＞
ＩＮＣカウント手段５１の機能は、ＩＮＣ検出器４５から一方的に発信されてくる波形信号を順次カウントすることである。

【0039】

＜位置情報取得手段＞
位置情報取得手段５２の機能は、プローブ信号の受信タイミングでのＩＮＣカウント手段５１の計数値を読み取って、これをプローブ移動体２０の現在位置情報として出力することである。ここでは、プローブ信号の受信タイミングで計数値を読み取った後、直ちに出力するように構成されているが、例えば、計数値を一旦記憶部に記憶させて、その後、記憶部の計数値を取得時刻情報などと一緒に出力するように位置情報取得手段５２を構成してもよい。

【0040】

＜ワーク形状情報生成手段＞
ワーク形状情報生成手段５３の機能は、位置情報取得手段５２からの現在位置情報に基づいて、プローブ３０の軌跡、つまり、ワーク形状情報を生成することである。

【0041】

＜プリセット手段＞
プリセット手段５４の機能は、電源投入に起因するプリセット実行指令を受けて、ＡＢＳ検出器４６へリクエスト信号を発信すること、また、ＡＢＳ検出器４６からの絶対位置信号を取得して、この絶対位置信号をＩＮＣカウント手段５１にプリセットすることである。プリセット手段５４は、ＡＢＳ検出器４６とシリアル通信で接続され、リクエスト及びレスポンス形式で動作するように構成されている。

【0042】

＜サーボロック手段＞
サーボロック手段５５の機能は、プローブ移動体２０の駆動用のサーボモータをサーボロック制御することである。このサーボロック手段５５は、プリセット手段５４によるプリセット動作中、サーボモータをサーボロック（サーボモータを所定の回転角度に維持する制御）することによって、モータの回転を停止させるように機能する。このサーボロック手段５５を設けることで、ＩＮＣカウント手段５１をプリセットする際、プローブ移動体２０がサーボロックによって確実に停止するのでプリセット動作の信頼性が向上する。

【0043】

以上のように構成された制御装置５０は、電源投入時におけるプローブ移動体２０の停止位置において、何らプローブ移動体２０を移動させることなく、次のステップを含むプリセット動作を実行することができる。

【0044】

（１）電源投入に起因するプリセット実行指令（プリセット・トリガー）の信号が、プリセット手段５４およびサーボロック手段５５に入力される。この信号に応じて、サーボロック手段５５は、プローブ移動体２０のサーボモータを電気的にサーボロックする指令信号を出す。そして、サーボモータの回転角度が所定角度で維持されていることを確認して、サーボロック状態を示す信号をプリセット手段５４に出力する。

【0045】

（２）プリセット手段５４が、プリセット実行指令およびサーボロック状態の各信号を受信すると、ＡＢＳ検出器４６に向けてリクエスト信号を発信する。

【0046】

（３）ＡＢＳ検出器４６が、リクエスト信号の受信時にＡＢＳパターン４２から読み取った絶対位置信号を出力する。

【0047】

（４）プリセット手段５４が、受信した絶対位置信号に基づいて、ＩＮＣカウント手段５１の計数値を絶対位置信号の値にプリセットする。

【0048】

（５）プリセット手段５４は、プリセット完了の信号をサーボロック手段５５に出力する。サーボロック手段５４は、サーボモータのサーボロックを解除する指令信号を出す。以上のステップによって、プリセット動作が完了し、測定準備完了になる。

【0049】

また、制御装置５０は、次のステップを含むワーク形状測定動作を実行する。

【0050】

（６）ＩＮＣカウント手段５１は、プリセット動作の完了後、プリセットされた計数値を基準にして、ＩＮＣ検出器４５からの波形信号をカウントする。例えばＹスライダー２２の前進時は加算し、後退時は減算する。

【0051】

（７）位置情報取得手段５２は、プローブ信号を受信すると、直ちにＩＮＣカウント手段５１の計数値を読み取る。そして、この計数値をワーク形状情報生成手段５３に向けて出力する。

【0052】

（８）ワーク形状情報生成手段５３は、位置情報取得手段５２からの計数値、つまり、プローブ信号の受信タイミングにおけるプローブ移動体２０の現在位置情報を大量に取得し、これらの現在位置情報に基づいて、ワーク形状情報を生成し、そのワーク形状情報を記憶手段へ保存する。必要に応じて表示手段に表示し、外部に出力する。

【0053】

なお、コンピュータを含む機器で制御装置５０を構成してもよい。この場合、コンピュータが（１）から（８）までのステップを含む座標測定プログラムを実行することによって、図１に示す機能ブロックの機能がそれぞれ発揮される。座標測定プログラムを用いれば、コンピュータを利用したワーク形状測定の自動化、有線または無線のネットワークを介した遠隔操作などが容易になる。

【0054】

図２は、本発明の第二実施形態に係る座標測定機の構成例を示したブロック図である。ここでは、第一実施形態の制御装置５０が、エンコーダＩ／Ｆ６０および主演算装置７０に分けて構成されている。第一実施形態の構成に関連する構成には、図１の符号に１００を加えた符号を付す。

【0055】

図２の座標測定機１１０において、エンコーダＩ／Ｆ（エンコーダ・インターフェース）６０を、ＩＮＣ型スケールのエンコーダＩ／Ｆ及びＡＢＳ型スケールのエンコーダＩ／Ｆの組み合わせによって構成することができる。この場合、ＡＢＳ型スケールがカウンタのプリセットを実行し、ＩＮＣ型スケールがプローブ移動体２０の現在位置情報の取得を実行する。

【0056】

図２に示すように、エンコーダＩ／Ｆ６０は、カウンタ部６１、ラッチ部６２、リクエスト部６３、プリセット部６４など、各種の機能ブロックで構成される。エンコーダＩ／Ｆ６０を、コンピュータを含む機器で構成してもよい。この場合、コンピュータが、このエンコーダＩ／Ｆ６０用の座標測定プログラムを実行することによって、エンコーダＩ／Ｆ６０に含まれる機能ブロックの機能がそれぞれ発揮される。

【0057】

主演算装置（ホストコンピュータ）７０は、測定トリガー部７１、ワーク形状情報生成部７２、プリセット・トリガー部７３、サーボロック部７４など、各種の機能ブロックで構成され、主演算装置７０用の座標測定プログラムを実行することによって、これらの機能ブロックの機能がそれぞれ発揮される。主演算装置７０は、座標測定機１１０の駆動を制御すると共に必要なデータ処理を実行可能に構成されている。

【0058】

本実施形態でのプリセット動作について、図２および図３を用いて説明する。図３は、電源投入から測定準備完了までの手順、及び、ワーク形状測定時の手順からなる座標測定プログラムのタイムチャートである。

【0059】

（１）座標測定装置１１０の電源が投入されると、電源投入信号が主演算装置７０に入力される。主演算装置７０のサーボロック部７４は、電源投入信号を確認するとプローブ移動体２０のサーボモータを電気的にサーボロックする指令信号を出す（Ｓ１）。また、サーボロックの確認後、サーボロック状態を示すサーボロック信号をプリセット・トリガー部７３に出力する（Ｓ２）。

【0060】

（２）プリセット・トリガー部７３は、電源投入信号およびサーボロック信号を受信すると、エンコーダＩ／Ｆ６０に向けてプリセット・トリガー信号を出力する（Ｓ３）。

【0061】

（３）エンコーダＩ／Ｆ６０のリクエスト部６３は、プリセット・トリガー信号を確認すると、ＡＢＳ検出器４６に向けてリクエスト信号を発信する（Ｓ４）。

【0062】

（４）ＡＢＳ検出器４６は、リクエスト信号の受信時にＡＢＳパターン４２から絶対位置信号を読み取り、この絶対位置信号をエンコーダＩ／Ｆ６０に送信（応答）する。

【0063】

（５）エンコーダＩ／Ｆ６０のプリセット部６４は、受信した絶対位置信号に基づいて、カウント部６１の計数値を絶対位置信号の値にプリセットする（Ｓ６）。なお、リクエスト部６３およびプリセット部６４は、本発明のプリセット手段の構成要素である。

【0064】

（６）また、プリセット部６４は、プリセット完了信号を主演算装置７０のサーボロック部７４に出力する（Ｓ７）。サーボロック部７４は、サーボロックの解除指令信号を出す（Ｓ８）。以上のステップによって、プリセット動作が完了し、測定準備完了になる。

【0065】

続いて、ワーク形状測定動作について説明する。

【0066】

（７）エンコーダＩ／Ｆ６０のカウント部６１は、プリセット動作の完了後、プリセットされた計数値を基準にして、ＩＮＣ検出器４５からの波形信号をカウントする（Ｓ１１）。

【0067】

（８）ワーク形状測定が開始されてプローブ３０がワークを検知すると、プローブ信号が主演算装置７０に入力される。主演算装置７０の測定トリガー部７１は、プローブ信号を確認すると、測定トリガー信号をエンコーダＩ／Ｆ６０に向けて出力する（Ｓ１２）。

【0068】

（９）エンコーダＩ／Ｆ６０のラッチ部６２が測定トリガー信号を確認すると、直ちにカウント部６１の計数値を保持し（Ｓ１３）、保持した計数値を主演算装置７０に向けて出力する（Ｓ１４）。ラッチ部６２は、本発明の位置情報取得手段の構成要素である。ステップＳ１２からステップＳ１４までの動作が繰り返される。

【0069】

（１０）主演算装置７０のワーク形状情報生成部７２は、エンコーダＩ／Ｆ６０からの計数値、つまり、プローブ信号の受信タイミングにおけるプローブ移動体２０の現在位置情報を大量に取得し、これらの現在位置情報に基づいて、ワーク形状情報を生成する（Ｓ１５）。

【0070】

このように各実施形態の座標測定機１０，１１０によれば、電源投入の際、まず、モータをサーボロックし、ＡＢＳ型スケールの構成によるプローブ移動体２０の絶対位置の座標値を取得する。そして、取得した座標値をＩＮＣ型スケールの構成にプリセットし、その後のワーク形状測定をプリセットしたＩＮＣ型スケールの構成によって実行する。

【0071】

これにより、ＩＮＣ型スケールの構成では必要であったプローブ移動体２０の機械原点復帰作業が廃止されるとともに、ＡＢＳ型スケール（シリアル通信）の構成における測定値に時間的な誤差が加算されてしまうという真値のズレの問題についても解消される。つまり、電源投入から測定準備完了までの時間が短くなって、測定時間やダウンタイムの短縮化が実現し、高効率測定が可能になるとともに、ワーク形状測定の精度を悪化させることなく、高精度のワーク形状測定が維持される。

【0072】

なお、特許文献１では測定準備段階において、ＡＢＳ型スケールによる大まかな位置を確認した後、ＩＮＣ型スケールの原点位置までヘッドを移動させて、その原点位置にて座標値を確定させる必要があった。これに対して、各実施形態の座標測定機１０，１１０では、ＡＢＳ型スケールにて正確な位置を検出し、その検出後にプローブ移動体２０を移動させることなく、その位置にて座標値を確定することができる。

【0073】

また、各実施形態の座標測定機１０，１１０では、ＡＢＳ－ＩＮＣスケール４１を利用する。同一のスケール４１に、ＡＢＳとＩＮＣの２種類のパターン４２，４３が形成されているので、１方向の位置検出装置４０において、１本のスケール４１を設置するだけでよく、コストアップを最小限に抑えることができる。さらに、たとえ一方のパターン（目盛り）が傷ついた場合であっても、他方のパターンが正常であれば、座標測定機１０，１１０の稼動を止めることなくワーク形状測定を継続することができる。

【0074】

以上の説明では、Ｙスライダー２２（Ｙ方向プローブ移動体に相当。）の位置検出を例示したが、同様の構成を、Ｘスライダー２４（Ｘ方向プローブ移動体に相当。）やＺスピンドル（Ｚ方向プローブ移動体に相当。）の位置検出に適用してもよい。この場合、ワーク形状情報生成手段５３やワーク形状情報生成部７２は、プローブ３０の現在位置情報を各軸のスケールから読み取って、読み取った各軸の位置情報に基づいてワークの三次元形状情報を効率的に高い精度で測定することができる。

【符号の説明】

【0075】

１０ 座標測定機， １２ 定盤（ワーク支持体）， ２０ プローブ移動体， ３０ プローブ， ４１ ＡＢＳ－ＩＮＣスケール（スケール）， ４２ インクリメンタル・パターン（ＩＮＣパターン）， ４３ アブソリュート・パターン（ＡＢＳパターン）， ４５ インクリメンタル検出器（ＩＮＣ検出器）， ４６ アブソリュート検出器（ＡＢＳ検出器）， ５０ 制御装置， ５１ インクリメンタル・カウント手段（ＩＮＣカウント手段）， ５２ 位置情報取得手段， ５３ ワーク形状情報生成手段， ５４ プリセット手段， ５５ サーボロック手段， ６０ エンコーダＩ／Ｆ， ６１ カウント部， ６２ ラッチ部（位置情報取得手段）， ６３ リクエスト部（プリセット手段）， ６４ プリセット部（プリセット手段）， ７０ 主演算装置， ７１ 測定トリガー部， ７２ ワーク形状情報生成部， ７３ プリセット・トリガー部， ７４ サーボロック部（サーボロック手段）， １１０ 座標測定機。

【図1】

【図2】

【図3】